《社區(qū)節(jié)電小常識(shí)》word版.doc

社區(qū)節(jié)電小常識(shí)社區(qū)節(jié)電小常識(shí) 白熾燈篇白熾燈的外型構(gòu)造如圖1，其工作原理是利用電阻把鎢絲加熱至2,5002,650之間，使其發(fā)出可見光。其燈泡是由玻璃製造，目的把燈絲保持在真空，低壓的惰性氣體之下，以防止燈絲在高溫之下氧化。資料來源：GE 白熾燈外型構(gòu)造白熾燈外型構(gòu)造 白熾燈所具備的優(yōu)點(diǎn)為構(gòu)造簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、普遍以及高演色性（Ra=100）等，但缺點(diǎn)為發(fā)光效率差、壽命短（1,0002,000小時(shí)），無法精密控制色溫。就發(fā)光效率而言，白熾燈的發(fā)光效率約在520 lm/W之間，大部分白熾燈只能把輸入能量中的5轉(zhuǎn)化為可見光，而會(huì)產(chǎn)生75的紅外線與20的熱。其中熱是無用的能量，而紅外線則視情況而定，在寒冷的冬夜中，白熾燈所發(fā)出的紅外線可讓人感到溫暖，這也是位處溫帶的歐美國(guó)家人民多半偏好使用白熾燈的原因之一；但在盛夏季節(jié)時(shí)，就可能反而令人感到不快，甚至提高冷氣的使用量。但白熾燈因?yàn)槭且约訜徭u絲的方式來發(fā)出可見光，故其放射光譜為連續(xù)光譜，也使其演色性為所有光源中最佳者，遇到對(duì)顏色要求特別高的場(chǎng)合，照明光源仍以白熾燈為主。而除了一般人最耳熟能詳?shù)陌谉霟襞萃?，一般於店舖照明經(jīng)常使用的鹵素?zé)簦鋵?shí)也是白熾燈的一種。其與一般白熾燈的差別在於鹵素?zé)舻牟Ａ褂玫氖鞘⒉ＡВ‵used Quartz），當(dāng)中充入一些溴或碘等鹵素氣體（X2）。其發(fā)光原理為當(dāng)燈絲發(fā)熱時(shí)，鎢原子（W）被蒸發(fā)後向各方向移動(dòng)，當(dāng)接近玻璃管壁時(shí)，鎢蒸氣被冷卻到大約800並和鹵素原子結(jié)合在一起，形成鹵化鎢（WX2）；而鹵化鎢向玻璃管中央移動(dòng)時(shí)，又會(huì)在燈絲上遇熱重新分解成鹵素蒸氣和鎢，使得鎢又在燈絲上沉積下來，補(bǔ)充被蒸發(fā)掉的鎢，此一循環(huán)稱為鹵素循環(huán)（Halogen cycle）。此一循環(huán)使得鹵素?zé)舻墓ぷ鳒囟瓤蛇_(dá)2,700以上，也因此鹵素?zé)舨徽撛诎l(fā)光效率（1530 lm/W）與使用壽命（2,0003,000小時(shí)）的表現(xiàn)上均較一般白熾燈為佳?？偠灾?，白熾燈仍是目前使用數(shù)量最龐大的照明光源，其最大的優(yōu)勢(shì)在於價(jià)廉、高演色性並可發(fā)出暖色光，故在溫帶國(guó)家、低收入地區(qū)或是店舖照明的應(yīng)用上仍有相當(dāng)佔(zhàn)有率。但因其發(fā)光效率較差，加上技術(shù)提昇的空間不大，應(yīng)用於一般照明時(shí)，被發(fā)光效率更佳的其他光源取代已是必然趨勢(shì)。社區(qū)節(jié)電小常識(shí) 螢光燈篇螢光燈的一般外型構(gòu)造如圖2，其工作原理是在燈管內(nèi)充入低壓惰性氣體（如氬氣或氖氣）與汞蒸氣的混合氣體，並在燈管的內(nèi)側(cè)塗上一層螢光體，在燈管的兩端設(shè)有鎢絲線圈。當(dāng)電源接通後，電流通過鎢絲，使其加熱並放出電子，電子會(huì)激發(fā)管內(nèi)的汞，使之轉(zhuǎn)換至高能態(tài)，而當(dāng)汞由高能態(tài)回到基態(tài)時(shí)，會(huì)發(fā)出波長(zhǎng)分別為253.7nm及185nm的紫外線，再由燈管內(nèi)側(cè)的螢光體吸收前者後，發(fā)出可見光。資料來源：GE 圖2螢光燈外型構(gòu)造螢光燈外型構(gòu)造 在能源轉(zhuǎn)換效率方面，螢光燈可將輸入能量的25轉(zhuǎn)為可見光，30轉(zhuǎn)為紅外線，低於1的紫外線與40以上的熱。故其轉(zhuǎn)換效率為白熾燈的5倍，一般直管螢光燈（俗稱日光燈）的發(fā)光效率可達(dá)6080 lm/W。而在色溫方面，螢光燈的色溫可略分為5種，分別為晝光色（57007100K）、晝白色（46005400K）、白色（39004500K）、溫白色（39004500K）及燈泡色（26003150K），可視使用者的喜好與需求搭配使用。一般而言，螢光燈的使用壽命（t70）約在10,00020,000小時(shí)，一個(gè)重要的因素是螢光粉的壽命問題。多數(shù)螢光粉之壽命（t70）大致為15,000小時(shí)，此時(shí)使用者即有可能察覺燈管的亮度降低。但因此過程較為緩慢，通常要在更換新燈管後，方能明顯分辨其差異。不過若經(jīng)常開關(guān)螢光燈，其壽命會(huì)下降得更快。目前螢光燈的價(jià)格約為白熾燈的5倍，但在相同照度下時(shí)，螢光燈在用電量上僅需白熾燈的2025；在使用壽命上，螢光燈的壽命更比白熾燈長(zhǎng)上10倍，節(jié)省維修成本，故在經(jīng)濟(jì)面上，以螢光燈取代白熾燈可說是理所當(dāng)然的考量。然而在演色性（Ra）表現(xiàn)上，一般螢光燈的演色性大概在70左右，三波長(zhǎng)螢光燈則因使用的螢光粉種類不同，演色性可達(dá)85以上，但與白熾燈相比仍顯得遜色。不過亦有特別重視演色性的螢光燈可達(dá)到98，但需犧牲發(fā)光效率為代價(jià)，高演色性螢光燈的發(fā)光效率通常較一般螢光燈低3040。螢光燈的另一缺點(diǎn)是其發(fā)出的可見光會(huì)閃爍，其閃爍頻率與驅(qū)動(dòng)電壓的頻率有關(guān)，雖然人眼不易察覺，但在一些環(huán)境下，例如轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)扇，假如其轉(zhuǎn)動(dòng)頻率與螢光燈的閃爍頻率相同，看來就會(huì)如同靜止，提高工作危險(xiǎn)性。另外在螢光燈的放電過程中，當(dāng)電流流進(jìn)燈管時(shí)，將使得管內(nèi)氣體電漿化，使得電阻降低，導(dǎo)致更多電流流入燈管內(nèi)。所以若將螢光燈直接接到一固定電壓的電源，燈管將會(huì)因電流不斷上升而被燒毀，因此需要以一個(gè)輔助電路控制進(jìn)入燈管的電流大小，而這個(gè)元件通常被稱為安定器。另外，傳統(tǒng)安定器需搭配啟動(dòng)器（Starter）才能使燈絲間的電壓差達(dá)到使燈管足以放電的要求，但新型的電子式安定器則不需要。社區(qū)節(jié)電小常識(shí) 搭配電子式安定器篇電子式安定器的另一個(gè)好處是可解決螢光燈的閃爍問題，傳統(tǒng)的安定器採(cǎi)用頻率為5060Hz的交流電來驅(qū)動(dòng)螢光燈，而電子式安定器採(cǎi)用更高的驅(qū)動(dòng)電壓頻率，使人眼無法識(shí)別如此高頻的閃爍。而市面上所常見的直管螢光燈（日光燈）有T5、T6、T8、T9、T12等規(guī)格，其數(shù)字代表燈管的直徑大小， T5表示其燈管直徑為58英吋，同理T8、T9表示燈管直徑為88、98英吋。圖3T5燈管 其中T5燈管出現(xiàn)於1995年，是目前已商業(yè)化生產(chǎn)的螢光燈中發(fā)光效率最高、最為省電的一種，且因其燈管直徑較小，所需使用的材料自然也更少，壽命更達(dá)20,000小時(shí)以上，未來甚至有機(jī)會(huì)上看60,000小時(shí)。故長(zhǎng)期看來，T5是螢光燈種類中最環(huán)保也最經(jīng)濟(jì)的選擇，但缺點(diǎn)在於價(jià)格相對(duì)較高，而且T5燈管所用的燈具與舊有的T8、T9的燈具並不相容，故換裝T5必須將整組燈具進(jìn)行更換，這也對(duì)T5的普及化造成不小障礙。目前全球的主流螢光燈管尺寸為T5、T6和T8。但在臺(tái)灣，仍有80的螢光燈管為T9規(guī)格，但國(guó)際大廠已陸續(xù)停產(chǎn)T9燈管，改而推廣新一代的T5燈管已然蔚為共識(shí)，未來T9也一定會(huì)被T5所取代。社區(qū)節(jié)電小常識(shí) 省電燈泡篇還另外同為螢光燈原理，因?yàn)橹惫芪灩鉄簦ㄈ展鉄簦o法滿足不同型態(tài)的照明燈具需求，因而開發(fā)出體積較小的安定器內(nèi)藏式螢光燈泡（俗稱省電燈泡，有螺旋式、球形、環(huán)形等形式）、緊密型螢光燈管（俗稱PL燈）。一般而言，螢光燈發(fā)光效率是直管較彎的高、管徑細(xì)的較粗的高、燈管長(zhǎng)（功率高）較短的高。例如：為了迎合燈具的設(shè)計(jì)的安定器內(nèi)藏式螢光燈泡，其發(fā)光效率約在5065lm/W，比T8直管螢光燈6085 lm/W要低上許多。總而言之，在白熾燈將被淘汰，而LED燈在技術(shù)與價(jià)格上仍有一段路要走的現(xiàn)況下，雖然不少消費(fèi)者並不喜愛會(huì)令人膚色看來蒼白的螢光燈，並覺得螢光燈（節(jié)能燈泡）的造型怪異，但也已陸續(xù)有廠商推出新型螢光燈產(chǎn)品，可發(fā)出如同白熾燈一般的暖色光，並大力宣傳螢光燈的好處，提昇一般大眾的接受度。加上螢光燈在發(fā)光效率、使用壽命上的優(yōu)勢(shì)，搭上節(jié)能減碳的環(huán)保潮流，螢光燈成為一般照明市場(chǎng)的主流已是指日可待。圖4 社區(qū)節(jié)電小常識(shí) HID燈篇HID（High Intensity Discharge）燈的種類包含了高壓汞燈、複金屬燈、高壓與低壓鈉燈等。其特色在於光通量較高，適合大空間照明、發(fā)光效率高以及使用壽命長(zhǎng)。HID燈的工作原理則敘述如下，在電子從陰極射向陽極的途中，可激發(fā)汞原子而發(fā)光，基本上與螢光燈的發(fā)光原理相同。不同處在於螢光燈為低壓放電，所發(fā)出的紫外線較多；而在HID燈中，由於溫度與汞原子的密度高出許多，發(fā)出的可見光比率更高，但也因?yàn)楣ぷ鳒囟容^高，故自開關(guān)打開至穩(wěn)定發(fā)光所需時(shí)間稍長(zhǎng)，通常約需48分鐘。資料來源：GE圖5高壓鈉燈在發(fā)光效率與使用壽命上，以經(jīng)常應(yīng)用於路燈上的高壓鈉燈為例，其發(fā)光效率在110130 lm/W之間，壽命則可達(dá)16,00024,000小時(shí)。另外，HID燈如同螢光燈一般，需要安定器作為輔助，而當(dāng)HID燈的即將到達(dá)其使用壽命時(shí)，常會(huì)出現(xiàn)循環(huán)閃爍的現(xiàn)象。即HID燈一開始以較低電壓?jiǎn)?dòng)，當(dāng)加熱到工作溫度後，燈管內(nèi)的內(nèi)部氣壓升高，就必須以更高的電壓來維持電弧放電。若燈管老舊時(shí)，維持電弧所需的電壓就可能會(huì)超過電子安定器所能提供的上限。無法繼續(xù)維持電弧放電，但電弧消失後，燈管又再度冷卻下來，使得電管內(nèi)的氣壓下降，安定器所能提供的電壓足夠再度導(dǎo)致電弧觸發(fā)。故此時(shí)燈管會(huì)呈現(xiàn)明暗閃爍的現(xiàn)象。由於HID燈之發(fā)光效率與發(fā)出的光通量均高，所以在需要照亮較大面積區(qū)域，或?qū)δ茉葱?、光源密度等有特殊要求時(shí)，經(jīng)常會(huì)用HID燈作為照明光源，例如體育館、倉庫、道路、停車場(chǎng)、巷道、機(jī)場(chǎng)、水族館及花卉栽培等應(yīng)用。但其缺點(diǎn)在於演色性不佳，高壓鈉燈的Ra值約僅20，低演色性使得其在促進(jìn)社區(qū)安全與都市美化上的表現(xiàn)均較差。在HID燈中，唯有演色性較高（Ra80）的複金屬燈常被用於零售店和住宅照明的應(yīng)用上。此外，因?yàn)镠ID燈不僅發(fā)光效率高，其光源亦較明亮，故近來汽機(jī)車的頭燈亦多半使用HID燈作為光源。但這項(xiàng)應(yīng)用仍有爭(zhēng)議，主要在於HID燈亮度太高，有時(shí)會(huì)令人感到刺眼，進(jìn)而危害行車安全。故目前業(yè)界通常使用AFS系統(tǒng)（Adaptive Front Lighting System）來減低這個(gè)問題的嚴(yán)重性。社區(qū)節(jié)電小常識(shí) LED篇將LED應(yīng)用至照明領(lǐng)域上，一直是LED廠商極力發(fā)展的方向之一，固態(tài)照明亦被稱為是照明業(yè)界繼愛迪生發(fā)明白熾燈以來的最重要發(fā)明，但若要普及化，LED目前仍有許多問題尚待克服，以下將就LED截至目前為止的發(fā)展情況與課題作一概述。LED燈外型如圖6所示，其工作原理是透過摻雜製造P、N兩極，而電流可以輕易地從陽極流向陰極，反之則否。之後電洞和電子會(huì)在電壓作用下從電極流向PN介面，當(dāng)電洞和電子結(jié)合時(shí)，就會(huì)以光的形式釋放出能量。資料來源：Philips，20086圖6LED燈外型但LED所發(fā)出的光，其波長(zhǎng)是由LED的組成材料之能隙所決定，對(duì)應(yīng)不同的能隙大小，LED可發(fā)出紅外線、可見光、或紫外線（UV）等不同光線。而對(duì)應(yīng)不同的放射光波長(zhǎng)，LED所需之順向電壓（Vf）大小也不同，一般而言，紅外線LED之Vf為1.4V，紅、黃、綠光LED則需2.1V，藍(lán)光與白光LED需3.5V，而UV LED最高，約需4.5V6V。LED不僅具有體積小、構(gòu)造簡(jiǎn)單、耐衝擊性高、開關(guān)快速、色溫及亮度的調(diào)節(jié)容易與壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。在能量轉(zhuǎn)換效率上，LED可將輸入能量的30轉(zhuǎn)為可見光，其餘則轉(zhuǎn)為熱能。單從敘述上看來性能相當(dāng)優(yōu)異。但體積小的負(fù)面意義為光通量亦較小，故不適於大面積區(qū)域照明，目前為克服光通量不足的問題有兩項(xiàng)作法，一是使用高功率LED（輸入功率大於1W），另一是使用標(biāo)準(zhǔn)型LED，但所需使用顆數(shù)較多。就現(xiàn)階段而言，前者的商業(yè)化產(chǎn)品之發(fā)光效率約為8090 lm/W，但目前最大的問題在於散熱，熱會(huì)導(dǎo)致LED的發(fā)光效率與壽命的快速下降，故發(fā)展高功率LED的廠商無不竭盡全力於發(fā)展散熱問題的解決方案，也是當(dāng)今技術(shù)領(lǐng)先廠商最重要的know how所在。後者的散熱問題會(huì)較容易解決，同時(shí)因使用顆數(shù)較多，故即使某些LED無法順利點(diǎn)亮，對(duì)整體燈具的亮度影響亦較小。但使用顆數(shù)高的缺點(diǎn)在於LED的購(gòu)買成本更高，且因其電路設(shè)計(jì)相對(duì)更為複雜，將導(dǎo)致成本與故障機(jī)率的提昇。除了技術(shù)問題有待克服外，影響LED照明普及化的最重要因素仍在於價(jià)格，目前LED燈具的價(jià)格約為螢光燈具價(jià)格的520倍，其中佔(zhàn)成本比重最高的仍是LED元件本身，約佔(zhàn)燈具成本的4成，而散熱約佔(zhàn)3成，其餘則為二次光學(xué)設(shè)計(jì)與機(jī)構(gòu)件。故在未來的推廣上，LED元件的降價(jià)與發(fā)光效率的提昇速度將是決定其普及時(shí)程最關(guān)鍵因素。在演色性與色溫方面，一般白光LED的Ra值約為4050，但為因應(yīng)各種不同需求，許多廠商採(cǎi)用了多種螢光粉的搭配方式來提高LED燈的演色性與色溫，以擴(kuò)大LED燈的應(yīng)用市場(chǎng)。另一項(xiàng)關(guān)於LED的迷思是壽命長(zhǎng)度，過去許多廠商常宣稱LED的壽命可達(dá)10萬小時(shí)，但實(shí)際上，當(dāng)今應(yīng)用於照明領(lǐng)域的LED燈具商品，其壽命長(zhǎng)度多在25,00040,000小時(shí)間，雖說仍較其他光源為佳，但10萬小時(shí)仍是一個(gè)太過誇大的宣傳口號(hào)。即使目前LED在亮度與壽命表現(xiàn)上並不一定較其他光源出色多少，但許多LED廠與照明廠商仍致力於發(fā)展LED照明燈具。相信日後將有更多廠商參與競(jìng)爭(zhēng)，帶動(dòng)LED照明更快速的發(fā)展。社區(qū)節(jié)電小常識(shí) 各類光源之發(fā)光效率篇種類 形式 整體發(fā)光效率 (lm/W) 平均壽命 色溫 演色性 功率因數(shù) 使用場(chǎng)所 特性 白熾燈 5W 58 10001500 27002800 100 NA 家庭、學(xué)校、辦公室、商店、餐廳或飯店 使用與安裝簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉、可立即啟動(dòng)、演色性高和不需使用安定器 10W 78 10001500 27002800 100 NA 25W 1016 10002500 27002800 100 NA 40W 1213 10003000 27002800 100 NA 60W 1014 10003000 27002800 100 NA 100W 1517 7503000 27002800 100 NA 200W 1519 7502500 27002800 100 NA 珠寶、交通號(hào)誌或舞臺(tái)燈 250W 916 5000 27002800 100 NA 500W 1120 10002000 27002800 100 NA 1000W 22 500 27002800 100 NA 鹵素?zé)?50W鎢鹵素?zé)?12 20004000 27003000 100 NA 珠寶、商店、餐廳或飯店 亮度高、體積小、安裝簡(jiǎn)便和一般需使用變壓器 75W鎢鹵素?zé)?14 20004000 28002900 100 NA 100W鎢鹵素?zé)?1517 20004000 27003000 100 NA 50W石英鹵素?zé)?14 2000 27003000 100 NA 100W石英鹵素?zé)?24 2000 27003000 100 NA 250W石英鹵素?zé)?1524 4200 27003000 100 NA 螢光燈 11W螺旋式緊密型螢光燈泡 60 600012000 2700、6500 8082 0.50.8 家庭、學(xué)校、辦公室、商店、餐廳、飯店、庭院或花園 體積小、效率高、省電和照度高 13W螺旋式緊密型螢光燈泡 70 600012000 2700、6500 8082 0.50.8 20W螺旋式緊密型螢光燈泡 5260 600012000 2700、6500 8082 0.50.8 23W螺旋式緊密型螢光燈泡 6376 600012000 2700、6500 8082 0.50.8 25W螺旋式緊密型螢光燈泡 63 600012000 2700、6500 8082 0.50.8 27W螺旋式緊密型螢光燈泡 58 600012000 2700、6500 8082 0.50.8 42W螺旋式緊密型螢光燈泡 64 1000012000 2700 8082 0.50.8 17W球型緊密型螢光燈泡 47 60008000 2700、6500 8082 0.50.8 20W球型緊密型螢光燈泡 54 60008000 2700、6500 8082 0.50.8 60WPL螢光燈 66 20000 3000、4000 82 0.50.8 商場(chǎng)、博物館、旅館、畫廊、街燈、夜市或超市 120WPL螢光燈 75 20000 3000、4000 82 0.50.8 34W直管螢光燈 (T12) 5070 900012000 2700、3000、4000、5000、6500 85 0.9 百貨公司、辦公室工廠、商店或倉庫 32W直管螢光燈 (T8) 6085 1000024000 2700、3000、4000、5000、6500 85 0.9 36W直管螢光燈 (T8) 9093 1000029000 2700、3000、4000、5000、6500 85 0.9 28W直管螢光燈 (T5) 95104 1000036000 2700、3000、4000、5000、6500 85 0.950.98 氣體放電燈 100W高壓鈉燈 95 24000 2000 22 0.9 隧道、道路、公園、機(jī)場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、車站、工廠或看板 省電、效率高、壽命長(zhǎng)、演色性差、工作溫度高和需點(diǎn)燈預(yù)熱時(shí)間使光源穩(wěn)定 250W高壓鈉燈 112 24000 2100 22 0.9 400W高壓鈉燈 141 24000 2000、2100 22 0.9 55W低壓鈉燈 140 18000 1800 - - 90W低壓鈉燈 177 16000 1800 - - 150W水銀燈燈 5065 600010000 37004100 0.90.95 250W水銀燈燈 5165 600010000 39004200 0.90.95 400W水銀燈燈 5565 600010000 37004000 0.90.95 22W陶瓷複金屬燈 75 900012000 3000 86 0.9 商店、櫥窗或工廠 需點(diǎn)燈預(yù)熱時(shí)間使光源穩(wěn)定、演色性高、壽命長(zhǎng)、色差小和輝度高 39W陶瓷複金屬燈 72 900012000 3000 85 0.9 73W陶瓷複金屬燈 82 1000015000 3000、4200 81 0.9 商店、賣場(chǎng)、戶外照明、大型看板或機(jī)場(chǎng) 149W陶瓷複金屬燈 87 1000015000 3000、4200 95 0.9 白光 LED 70130 2000040000 20008000 7590 - 家庭、學(xué)校、辦公室、商店、餐廳、飯店、庭院、花園或路燈 資料來源：PIDA整理，200811